第03讲 电解池 金属的腐蚀与防护（复习讲义）（天津专用）2026年高考化学一轮复习讲练测

第03讲 电解池 金属的腐蚀与防护 目 录 01 考情解码·命题预警 02 体系构建·思维可视 03 核心突破·靶向攻坚 考点一 电解池的工作原理 知识点1 电解池的工作原理 知识点2 电解规律 考向1 电解池的工作原理 考向2 电解规律及电极产物的判断 考向3 电极反应式的书写 考点二 电解原理的应用 知识点1 电解饱和食盐水——氯碱工业 知识点2 电镀和电冶金 考向1 氯碱工业原理 考向2 电镀和电冶金 考点三 金属的腐蚀与防护 知识点1 金属的腐蚀 知识点2 金属的防护 考向1 金属的腐蚀 考向2 金属的电化学防护 04 真题溯源·考向感知 考点要求 考查形式 2025年 2024年 2023年 2022年 电解池的工作原理及应用 选择题 非选择题 天津卷T13,4分 天津卷T16，2分 —— 天津卷T11,3分 金属的腐蚀与防护 选择题 非选择题 天津卷T1，3分 —— 天津卷T13,2分 考情分析： 以生产、生活、科技等中的实际问题为载体，考查电解原理的应用、金属的腐蚀与防护等。在选择题中主要考查金属的腐蚀与防护、电解原理及应用；在非选择题中主要考查电极反应式的书写、电解原理的应用。 复习目标： 1．理解电解池的构成、工作原理及应用，能书写电极反应式和总反应方程式。 2．了解电解原理在氯碱工业、精炼铜、电镀、电冶金等方面的应用；认识电解在实现物质转化和储存能量中的具体应用。 3．了解金属发生电化学腐蚀的原因、金属腐蚀的危害以及防止金属腐蚀的措施。 考点一 电解池的工作原理 知识点1 电解池的工作原理 1．电解和电解池 (1) 电解是在直流电作用下，在两个电极上分别发生氧化反应和还原反应的过程。 (2) 电解池是将电能转化为化学能的装置。 2．电解池的工作原理 (1)电极名称及反应类型 阴极：与电源负极相连的电极，发生还原反应； 阳极：与电源正极相连的电极，发生氧化反应。 (2)电子流向：从电源负极流出后，流向电解池的阴极；从电解池的阳极流出后，流向电源的正极。 (3)离子的移动方向：阳离子移向电解池的阴极，阴离子移向电解池的阳极。 (4)电解池的构成条件 具有与直流电源相连接的两个电极（阴极、阳极），插入电解质溶液或熔融电解质中，形成闭合回路。 得分速记 (1)电解时，在外电路中有电子通过，而在溶液中是依靠离子定向移动形成电流，即电子本身不会通过电解质溶液。 (2)电子、离子、电流的移动方向 知识点2 电解规律 1．电极反应规律 (1)阴极： 无论是惰性电极还是活性电极都不参与电极反应，发生反应的是溶液中的阳离子。阳离子放电顺序如下： (2)阳极： 溶液中还原性强的阴离子失去电子被氧化，或者电极材料（电极为活性电极）本身失去电子被氧化而溶入溶液中。 ①活性电极(除Au、Pt外的金属)作阳极，则活性电极失去电子。 ②惰性电极(Pt、石墨等)作阳极，要依据阴离子的放电顺序判断。阴离子的放电顺序如下： 得分速记 (1)阳离子的放电顺序遵循氧化还原反应的“先后规律”，前提条件是各种离子的浓度相差不大。 (2)金属阳离子(除Fe3＋外)放电，一般得到相应的金属单质，H＋放电则得到H2；Fe3＋放电一般转化为Fe2＋。 (3)阴极不管是什么材料，电极本身都不反应，一定是溶液(或熔融电解质)中的阳离子放电。 (4)最常用、最重要的放电顺序是阳极：Cl－>OH－；阴极：Ag＋>Cu2＋>H＋。 (5)电解水溶液时，K＋～Al3＋不可能在阴极放电，即不可能用电解水溶液的方法得到K、Ca、Na、Mg、Al等金属。 2．以惰性电极电解电解质溶液的规律 (1)电解水型（强酸、强碱和活泼金属的含氧酸盐溶液） 实例 电极反应式及总反应式 电解质溶液浓度 复原方法 H2SO4 阴极：2H＋＋2e－===H2↑ 阳极：2H2O－4e－===4H＋＋O2↑ 总反应式：2H2O2H2↑＋O2↑ 增大 加水 NaOH 阴极：4H2O+4e-===2H2↑+4OH- 阳极：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑ 总反应式：2H2O2H2↑＋O2↑ 增大 H2O Na2SO4 阴极：4H2O+4e-===2H2↑+4OH- 阳极：2H2O-4e-===O2↑+4H+ 总反应式：2H2O2H2↑＋O2↑ 增大 H2O (2)电解电解质型[无氧酸、不活泼金属的无氧酸盐溶液（如HCl、CuCl2）] 实例 电极反应式及总反应式 电解质溶液浓度 复原方法 HCl 阴极：2H＋＋2e－===H2↑ 阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑ 总反应式：2HClH2↑＋Cl2↑ 减小 通入HCl气体 CuCl2 阴极：Cu2＋＋2e－===Cu 阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑ 总反应式：CuCl2Cu＋Cl2↑ 加CuCl2固体 (3)放H2生碱型（活泼金属的无氧酸盐） 实例 电极反应式及总反应式 电解质溶液浓度 复原方法 NaCl 阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑ 阴极：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－ 总反应式：2Cl－＋2H2OCl2↑＋H2↑＋2OH－ 减小并生成新电解质 通入HCl气体 (4)放O2生酸型（不活泼金属的含氧酸盐溶液） 实例 电极反应式及总反应式 电解质溶液浓度 复原方法 CuSO4 阳极：2H2O－4e－===4H＋＋O2↑ 阴极：2Cu2＋＋4e－===4Cu 总反应式：2Cu2＋＋2H2O2Cu＋O2↑＋4H＋ 减小并生成新电解质 加CuO或CuCO3 AgNO3 阳极：2H2O－4e－===4H＋＋O2↑ 阴极：4Ag＋＋4e－===4Ag 总反应式：4Ag＋＋2H2O4Ag＋O2↑＋4H＋ 减小并生成新电解质 加Ag2O 得分速记 电解后电解质溶液的复原 需加适量的某物质，该物质可以是阴极与阳极产物的化合物。例如惰性电极电解CuSO4溶液，要恢复原溶液的浓度，可向电解后的溶液中加入CuO，也可以加入CuCO3，但不能加入Cu(OH)2，因为Cu(OH)2与生成的H2SO4反应后使水量增加。使电解后的溶液恢复原状的方法：先让析出的产物(气体或沉淀)恰好完全反应，再将其化合物投入电解后的溶液中即可。 考向1 电解池的工作原理 例1 用Pt电极电解饱和Na2CO3溶液的装置如图，两极均有气体生成，c电极附近产生可燃性气体，澄清石灰水无浑浊现象。下列说法正确的是(　　) A．a为电源正极 B．c电极附近生成了CH4 C．电子的流动方向：c→溶液→d D．反应后恢复到原温度，溶液pH不变 答案　D 解析　用Pt电极电解饱和Na2CO3溶液，阳极是水电离的OH－放电，电极反应式为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，阴极是水电离的H＋放电，电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，c电极附近产生可燃性气体，则c电极为阴极，d电极为阳极，a为电源负极，b为电源正极。 思维建模 判断电解池阴、阳极的常用方法 【变式训练1·变考法】以铅酸蓄电池为电源，以石墨为电极电解CuSO4溶液，装置如图所示。若一段时间后Y电极上有6.4 g红色物质析出，停止电解。下列说法正确的是( ) A．a为铅酸蓄电池的负极 B．电解过程中SO向右侧移动 C．电解结束时，左侧溶液质量增重8 g D．铅酸蓄电池工作时，正极电极反应式为PbSO4＋2e－===Pb＋SO 答案C 解析　Y极有Cu析出，发生还原反应，Y极为阴极，故b为电源负极，a为电源正极，A错误；电解过程中阴离子向阳极移动，B错误；阴极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu，阳极反应式为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，当有6.4 g Cu析出时，转移0.2 mol e－，左侧生成1.6 g O2，同时有0.1 mol (9.6 g)SO进入左侧，则左侧质量净增加9.6 g－1.6 g＝8 g，C正确；铅酸蓄电池的负极是Pb，正极是PbO2，正极反应式为PbO2＋2e－＋4H＋＋SO===PbSO4＋2H2O，D错误。 【变式训练2·变载体】 用石墨作电极，电解稀Na2SO4溶液的装置如图所示，通电后在石墨电极A和B附近分别滴加一滴石蕊溶液。下列叙述正确的是(　　) A．逸出气体的体积：A电极＜B电极 B．一电极逸出无味气体，另一电极逸出有刺激性气味气体 C．A电极附近呈红色，B电极附近呈蓝色 D．电解一段时间后，将全部电解液转移到同一烧杯中，充分搅拌后溶液呈中性 答案　D 解析　用惰性电极电解Na2SO4溶液，A电极为阴极，B电极为阳极。SO、OH－移向B电极，在B电极H2O电离出的OH－放电，产生O2，B电极附近c(H＋)＞c(OH－)，石蕊溶液变红，Na＋、H＋移向A电极，在A电极H2O电离出的H＋放电产生H2，A电极附近c(OH－)＞c(H＋)，石蕊溶液变蓝，产生H2和O2的体积之比为2∶1，A、B、C项错误，D项正确。 考向2 电解规律及电极产物的判断 例2 以石墨为电极，电解KI溶液(含有少量的酚酞和淀粉)。下列说法错误的是(　　) A．阴极附近溶液呈红色 B．阴极逸出气体 C．阳极附近溶液呈蓝色 D．溶液的pH变小 答案　D 解析　以石墨为电极，电解KI溶液，发生的反应为2KI＋2H2O2KOH＋H2↑＋I2(类似于电解饱和食盐水)，阴极产物是H2和KOH，阳极产物是I2。由于溶液中含有少量的酚酞和淀粉，所以阳极附近的溶液会变蓝(淀粉遇碘变蓝)，阴极附近的溶液会变红(溶液呈碱性)，A、B、C正确；由于电解产物有KOH生成，所以溶液的pH逐渐增大，D错误。 思维建模 分析电解过程的思维程序 【变式训练1·变考法】 用惰性电极电解下列各组中的三种电解质溶液，在电解的过程中，溶液的pH依次为升高、不变、降低的是(　　) A．AgNO3　CuCl2　Cu(NO3)2 B．KCl　Na2SO4　CuSO4 C．CaCl2　KOH　NaNO3 D．HCl　HNO3　K2SO4 答案　B 解析　AgNO3、Cu(NO3)2、CuSO4溶液随电解的进行，有酸产生，溶液pH降低；KCl、CaCl2溶液随电解的进行，有碱产生，溶液pH升高；CuCl2、HCl电解电解质本身，溶液中CuCl2、HCl减少，对应的H＋减少，溶液的pH升高；KOH、HNO3相当于电解H2O，电解质浓度增大，对应的碱溶液碱性更强，酸溶液酸性更强。 【变式训练2·变载体】用如图所示装置(X、Y是直流电源的两极)分别进行下列各组实验，则下表中各项所列对应关系均正确的一项是( ) 选项 X极 实验前U形管中液体 通电后现象及结论 A 正极 Na2SO4溶液 U形管两端滴入酚酞后，a管中呈红色 B 正极 AgNO3溶液 b管中电极反应式是4OH－－4e－===O2↑＋2H2O C 负极 CuCl2溶液 b管中有气体逸出 D 负极 NaOH溶液 溶液pH降低 答案 C 解析　电解Na2SO4溶液时，阳极上是OH－发生失电子的氧化反应，即a管中OH－放电，酸性增强，酚酞遇酸不变色，即a管中为无色，A错误；电解AgNO3溶液时，阴极上是Ag＋得电子发生还原反应，即b管中电极反应是析出金属Ag的反应，B错误；电解CuCl2溶液时，阳极上是Cl－失电子发生氧化反应，即b管中Cl－放电，产生Cl2，C正确；电解NaOH溶液时，阴极上是H＋放电，阳极上是OH－放电，实际上电解的是水，导致NaOH溶液的浓度增大，碱性增强，pH升高，D错误。 考向3 电极反应式的书写 例3 按要求书写电极反应式和总反应方程式： (1)用惰性电极电解MgCl2溶液 阳极反应式：___________________________________________________________； 阴极反应式：___________________________________________________________； 总反应离子方程式：_____________________________________________________。 (2)以铝材为阳极，电解H2SO4溶液，铝材表面形成氧化膜 阳极反应式：___________________________________________________________； 阴极反应式：___________________________________________________________； 总反应方程式：_________________________________________________________。 (3)电解MnSO4溶液可制备MnO2，其阳极的电极反应式为____________________________。 答案　(1)2Cl－－2e－===Cl2↑　Mg2＋＋2H2O＋2e－===H2↑＋Mg(OH)2↓　Mg2＋＋2Cl－＋2H2OMg(OH)2↓＋Cl2↑＋H2↑ (2)2Al－6e－＋3H2O===Al2O3＋6H＋　2H＋＋2e－===H2↑　2Al＋3H2OAl2O3＋3H2↑ (3)Mn2＋＋2H2O－2e－===MnO2↓＋4H＋ 思维建模 电解池电极反应式的书写方法 (1)书写电解池的电极反应式时，弱电解质要写成分子式。如用惰性电极电解食盐水时，阴极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－；总反应离子方程式为2Cl－＋2H2O2OH－＋H2↑＋Cl2↑。 (2)电解水溶液时，应注意放电顺序，位于H＋、OH－之后的离子一般不参与放电。 (3)Fe3＋在阴极上放电时生成Fe2＋，而不是得到单质Fe。 (4)判断电解产物、书写电极反应式以及分析电解质溶液的变化时首先要注意阳极是活性材料还是惰性材料。 (5)书写电解化学方程式时，应看清是电解电解质的水溶液还是熔融电解质。Al3＋、Mg2＋、Na＋、Ca2＋、K＋只有在熔融状态下才放电。 【变式训练1·变载体】利用电解原理，将氨转化为高纯氢气，其装置如图所示。 (1)电解过程中OH－的移动方向为__________(填“从左往右”或“从右往左”)。 (2)阳极的电极反应式为___________________________________________________。 答案　(1)从右往左　(2)2NH3－6e－＋6OH－===N2＋6H2O 解析　(1)由图可知，通NH3的一极氮元素化合价升高，发生氧化反应，为电解池的阳极，则另一电极为阴极，电解过程中OH－移向阳极，则从右往左移动。(2)阳极NH3失电子发生氧化反应生成N2，结合碱性条件，电极反应式为2NH3－6e－＋6OH－===N2＋6H2O。 【变式训练2·变考法】【根据信息书写电极反应式】整合有效信息书写电极反应式，按要求填空： (1)利用电化学原理，用惰性电极电解饱和NaHSO4溶液可以制备过硫酸钠Na2S2O8。已知在阳极放电的离子主要为HSO，则阳极反应式为_____________________________________。 (2)电化学干法氧化法脱除H2S的原理如图所示。阳极发生的电极反应为_________________；阴极上COS发生的电极反应为________________________。 答案　(1)2HSO－2e－===S2O＋2H＋　(2)2S2－－4e－===S2　COS＋2e－===S2－＋CO 考点二 电解原理的应用 知识点1 电解饱和食盐水——氯碱工业 1．电极反应和电解反应 (1)电极反应 阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑(反应类型：氧化反应)； 阴极：2H＋＋2e－===H2↑(反应类型：还原反应)。 (2)电解方程式 化学方程式：2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑； 离子方程式：2Cl－＋2H2O2OH－＋H2↑＋Cl2↑。 (3)检验阳极产物的方法是用湿润的KI-淀粉试纸靠近阳极，若试纸变蓝，证明生成了Cl2。电解时向食盐水中滴加酚酞，阴极附近溶液变红，说明该电极附近产生的物质为NaOH。 2．阳离子交换膜法电解饱和食盐水的原理 (1)阳离子交换膜的作用 ①阻止OH－进入阳极室与Cl2发生副反应：2NaOH＋Cl2===NaCl＋NaClO＋H2O； ②阻止阳极产生的Cl2和阴极产生的H2混合发生爆炸。 (2)a、b、c、d加入或取出的物质分别是饱和食盐水、稀NaOH溶液、稀食盐水、浓NaOH溶液；X、Y分别为Cl2、H2。 得分速记 (1)电镀时，镀层金属作阳极，镀件作阴极，含镀层金属阳离子的盐溶液为电解质溶液； (2)电解精炼铜时，粗铜中不活泼的杂质(银、金等)在阳极难以失去电子，最后以金属单质的形式沉积于电解槽的底部，成为阳极泥。 知识点2 电镀和电冶金 1．电镀 应用电解原理在某些金属表面镀上一薄层其他金属或合金的方法。 实例——电镀铜 阳极(铜片)：Cu－2e－===Cu2＋；阴极(待镀铁件)：Cu2＋＋2e－===Cu。 2．电冶金 (1)电解精炼铜 ①电极材料：阳极为粗铜，阴极为纯铜。 ②电解质溶液：含Cu2＋的盐溶液。 ③电极反应式 阳极：Zn－2e－===Zn2＋、Fe－2e－===Fe2＋、Ni－2e－===Ni2＋、Cu－2e－===Cu2＋； 阴极：Cu2＋＋2e－===Cu。 ④阳极泥的形成 粗铜中不活泼的杂质(金属活动性顺序中位于铜之后的银、金等)在阳极难以失去电子，当阳极上的铜失去电子变成离子之后，它们以金属单质的形式沉积于电解槽的底部，成为阳极泥。 (2)利用电解熔融盐(或氧化物)的方法来冶炼活泼金属Na、Ca、Mg、Al等。 总方程式 阳极、阴极反应式 冶炼钠 2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑ 2Cl－－2e－===Cl2↑、2Na＋＋2e－===2Na 冶炼镁 MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑ 2Cl－－2e－===Cl2↑、Mg2＋＋2e－===Mg 冶炼铝 2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑ 6O2－－12e－===3O2↑、4Al3＋＋12e－===4Al 工业电解氧化铝制取金属铝时，常加入冰晶石(Na3AlF6)，其作用是降低熔化温度。电解过程中还需不断补充阳极(石墨)，其原因是阳极生成的氧气与石墨电极发生了反应。 得分速记 (1)用氧化铝电解冶炼铝时，氧化铝的熔点很高，为降低熔点，加入了助熔剂冰晶石(Na3AlF6)；电解过程中，阳极生成的氧气与石墨电极反应，因此石墨电极需不断补充。 (2)氯碱工业所用的饱和食盐水需要精制，除去NaCl中混有的Ca2＋、Mg2＋、SO。 (3)电镀铜时，电解质溶液中c(Cu2＋)不变；电解精炼铜时，电解质溶液中c(Cu2＋)减小。 (4)电解熔融MgCl2冶炼镁，而不能电解MgO冶炼镁，是因为MgO的熔点很高。 考向1 氯碱工业原理 例1用石墨作电极，电解盛放在U形管的饱和NaCl溶液(滴有酚酞)，如图，下列叙述正确的是(　　) A．通电后，NaCl才能发生电离 B．通电一段时间后，阳极附近溶液先变红 C．当阳极生成0.1 mol气体时，整个电路中转移了0.1 mol e－ D．电解饱和食盐水的总反应式为2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑ 答案　D 解析　NaCl为强电解质，无论是否通电，在溶液中都发生电离，A错误；阳极生成氯气，阴极生成NaOH，则阴极附近溶液先变红，B错误；阳极发生氧化反应，电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑，生成0.1 mol氯气时，转移电子为0.2 mol，C错误；电解饱和食盐水，阳极生成氯气，阴极生成氢气和氢氧化钠，总反应式为2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，D正确。 【变式训练1·变载体】高氯酸在化工生产中有广泛应用，工业上以NaClO4为原料制备高氯酸的原理如图所示。下列说法正确的是(　　) A．上述装置中，f极为光伏电池的正极 B．阴极反应式为2H2O－4e－===4H＋＋O2↑ C．d处得到较浓的NaOH溶液，c处得到HClO4 D．若转移2 mol电子，理论上生成100.5 g HClO4 答案　C 解析　电解时，Na＋移向阴极区，则f为电源负极，A项错误；电解时，阳极反应式为2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，Na＋移向阴极区，阳极区溶液逐渐由NaClO4转化为HClO4；阴极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，阴极区产生NaOH，B项错误、C项正确；根据得失电子守恒，若转移2 mol电子，理论上生成201 g HClO4，D项错误。 【变式训练2·变考法】用电解法可提纯含有某些含氧酸根杂质的粗KOH溶液，其工作原理如图所示。下列有关说法错误的是( ) A．阳极反应式为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑ B．通电后阴极区附近溶液pH会增大 C．K＋通过交换膜从阴极区移向阳极区 D．纯净的KOH溶液从b出口导出 答案 C 解析　阳极区OH－放电生成氧气，电极反应式为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，A正确；电解时，阴极区氢离子得到电子发生还原反应生成氢气，电极反应式为4H＋＋4e－===2H2↑，氢离子浓度减小，溶液的pH增大，B正确；电解池中阳离子向阴极区移动，故K＋通过交换膜从阳极区移向阴极区，C错误；在b电极附近产生OH－，钾离子向b电极移动，除去杂质后KOH溶液从出口b导出，D正确。 考向2 电镀和电冶金 例2 下列图示中关于铜电极的连接错误的是(　　) 答案　C 解析　A项，锌比铜活泼，锌作负极，铜作正极，连接正确；B项，电解精炼铜，粗铜作阳极，纯铜作阴极，连接正确；C项，电镀时，镀件作阴极，镀层金属作阳极，连接错误；D项，电解氯化铜溶液，铜作阴极，石墨作阳极，连接正确。 思维建模 电镀和电解精炼的特点分析 (1)电镀过程中的“一多，一少，一不变”： ①“一多”指阴极上有镀层金属沉积； ②“一少”指阳极上有镀层金属溶解； ③“一不变”指电镀液(电解质溶液)的浓度基本不变。 (2)电解精炼过程中的“两不等”： ①电解质溶液浓度在电解前后不相等； ②阴极增加的质量和阳极减少的质量不相等。 【变式训练1·变考法】粗银中含有Cu、Pt等杂质，用电解法以硝酸银溶液为电解质溶液提纯银。下列说法正确的是( ) A．粗银与电源负极相连 B．阴极反应式为Ag＋＋e－===Ag C．Cu、Pt在阳极区中沉积 D．电解质溶液中c(Ag＋)先增大后减小 答案 B 解析　用电解法精炼粗银，银单质失电子变成银离子，发生氧化反应，粗银与电源正极相连，故A错误；得电子能力：Ag＋>Cu2＋，阴极为Ag＋得电子生成Ag，阴极电极反应式为Ag＋＋e＋===Ag，故B正确；电解精炼银时，粗银中比银活泼的铜会失电子形成离子进入溶液，Pt为惰性金属在阳极区沉积，则电解质溶液中c(Ag＋)不可能增大，故C、D错误。 【变式训练2·变载体】 如图是利用阳离子交换膜和过滤膜制备高纯度的Cu的装置示意图，下列有关叙述不正确的是(　　) A．电极A是粗铜，电极B是纯铜 B．电路中通过1 mol电子，生成32 g铜 C．溶液中SO向电极A迁移 D．膜B是过滤膜，阻止阳极泥及杂质进入阴极区 答案　D 解析　精炼铜时，粗铜作阳极，纯铜作阴极，根据电解原理，电极A为粗铜，电极B为纯铜，A项正确；阴极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu，当电路中通过1 mol电子时，生成0.5 mol Cu，即生成32 g Cu，B项正确；根据电解原理，SO向阳极移动，C项正确；膜A为过滤膜，阻止阳极泥及杂质进入阴极区，膜B为阳离子交换膜，D项错误。 【变式训练3·变载体】金属镍有广泛的用途，粗镍中含有Fe、Zn、Cu、Pt等杂质，可用电解法制得高纯度的镍。下列叙述中正确的是(已知：氧化性Fe2＋＜Ni2＋＜Cu2＋)(　　) A．阳极发生还原反应，其电极反应式为Ni2＋＋2e－===Ni B．电解过程中，阳极质量的减少量与阴极质量的增加量相等 C．电解后，溶液中存在的阳离子只有Fe2＋和Zn2＋ D．电解后，电解槽底部的阳极泥中有Cu和Pt 答案　D 解析　电解时，阳极Zn、Fe、Ni失去电子，发生氧化反应，A项错误；因氧化性Ni2＋＞Fe2＋＞Zn2＋，故阴极反应式为Ni2＋＋2e－===Ni，可见，阳极质量减少是因为Zn、Fe、Ni溶解，而阴极质量增加是因为Ni析出，B项错误；电解后溶液中的阳离子除Fe2＋和Zn2＋外，还有Ni2＋和H＋，C项错误。 考点三 金属的腐蚀与防护 知识点1 金属的腐蚀 1．金属的腐蚀 (1)金属腐蚀的本质 金属原子失去电子变为金属阳离子，金属发生氧化反应。 (2)金属腐蚀的类型 化学腐蚀与电化学腐蚀 类型 化学腐蚀 电化学腐蚀 条件 金属与接触到的物质直接发生化学反应 不纯的金属接触到电解质溶液发生原电池反应 本质 M－ne－===Mn＋ M－ne－===Mn＋ 现象 金属被腐蚀 较活泼金属被腐蚀 区别 无电流产生 有微弱电流产生 联系 电化学腐蚀比化学腐蚀普遍得多，腐蚀速率更快，危害也更严重 (3)析氢腐蚀与吸氧腐蚀(以钢铁的腐蚀为例) 类型 析氢腐蚀 吸氧腐蚀 条件 水膜酸性较强 水膜酸性很弱或呈中性 电极反应 负极 Fe－2e－===Fe2＋ 正极 2H＋＋2e－===H2↑ O2＋2H2O＋4e－===4OH－ 总反应式 Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑ 2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2 联系 吸氧腐蚀更普遍 钢铁暴露在潮湿空气中主要发生的是吸氧腐蚀，铁锈的形成过程中主要发生的反应为4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3，2Fe(OH)3===Fe2O3·xH2O(铁锈)＋(3－x)H2O。 知识点2 金属的防护 1．金属的防护 (1)改变金属材料的组成 在金属中添加其他金属或非金属可以制成性能优异的合金。如普通钢中加入镍、铬等制成不锈钢产品，钛合金不仅具有优异的抗腐蚀性，还具有良好的生物相容性。 (2)在金属表面覆盖保护层 在金属表面覆盖致密的保护层，将金属制品与周围物质隔开是一种普遍采用的防护方法。如，在钢铁制品的表面喷涂油漆、涂矿物性油脂、覆盖搪瓷、塑料等；电镀锌、锡、铬、镍等；利用化学方法、离子注入法、表面渗镀等方式在金属表面形成稳定的钝化膜。 (3)电化学保护法 金属在发生电化学腐蚀时，总是作为原电池负极(阳极)的金属被腐蚀，作为正极(阴极)的金属不被腐蚀，如果能使被保护的金属成为阴极，则该金属就不易被腐蚀。 (1)牺牲阳极法 原理：原电池原理，被保护的金属作正极，活泼性更强的金属作负极。 应用：锅炉内壁、船舶外壳、钢铁闸门安装镁合金或锌块。 (2)外加电流法 原理：电解池原理，被保护的金属作为阴极，与电源的负极相连。 应用：钢铁闸门，高压线铁架，地下管道连接直流电源的负极。 考向1 金属的腐蚀 例1 下列叙述错误的是( ) A．生铁中含有碳，抗腐蚀能力比纯铁弱 B．用锡焊接的铁质器件，焊接处易生锈 C．在铁制品上镀铜时，镀件为阳极，铜盐为电镀液 D．铁管上镶嵌锌块，铁管不易被腐蚀 答案 C 解析　生铁中含有碳，形成了原电池，铁被腐蚀速度加快，故抗腐蚀能力比纯铁弱，A项正确；用锡焊接的铁质器件，锡与铁形成原电池，铁作负极，被腐蚀，故焊接处易生锈，B项正确；在铁制品上镀铜时，镀件应为阴极，铜盐为电镀液，C项错误；铁管上镶嵌锌块，锌与铁形成原电池，锌作负极被腐蚀，铁作正极被保护，故铁管不易被腐蚀，D项正确。 思维建模 金属腐蚀的一般规律 (1)在同一电解质溶液中，金属腐蚀的速率快慢：电解原理引起的腐蚀＞原电池原理引起的腐蚀＞化学腐蚀＞有防护措施的腐蚀。 (2)在原电池中，电解质溶液相同时，两极的活泼性差别越大，负极金属越易被腐蚀，如Zn－Cu(H2SO4)中的Zn比Zn－Fe(H2SO4)中的Zn腐蚀快。 (3)对由相同正、负极构成的原电池(如Fe－Cu原电池) ①电解质的氧化能力越强，负极金属越易被腐蚀。如：Fe在不同电解质溶液中的腐蚀速率是CuSO4溶液＞稀H2SO4＞NaCl溶液。 ②电解质中起氧化作用的离子相同时，该离子浓度越大，负极金属腐蚀速率越快。如腐蚀速率：1 mol·L－1盐酸＞0.1 mol·L－1盐酸＞0.1 mol·L－1醋酸＞海水(起氧化作用的H＋浓度逐渐减小)。 ③溶液的导电能力越强，负极金属越易被腐蚀。如腐蚀速率：海水＞淡水＞酒精。 (4)一般情况下不纯的金属或合金在潮湿的空气中腐蚀的速率远快于在干燥、隔绝空气条件下的腐蚀速率。 【变式训练1·变题型】【金属腐蚀现象与实验探究】(1)实验探究(如图所示)： ①若棉团浸有NH4HSO4溶液，铁钉发生________腐蚀，正极反应式为___________________，右试管中的现象是______________。 ②若棉团浸有NaCl溶液，铁钉发生________腐蚀，正极反应式为______________________，右试管中的现象是___________________________。 (2)下图是实验室研究海水对铁闸不同部位腐蚀情况的剖面示意图。 ①腐蚀最严重的部位是______(用“A”“B”或“C”回答，下同)。原因_______________________________ ______________________________________________________。 ②形成铁锈最多的部位是______，原因____________________________________________________ ______________________________________________________。 答案　(1)①析氢　2H＋＋2e－===H2↑　有气泡冒出 ②吸氧　O2＋4e－＋2H2O===4OH－　导管内液面上升 (2)①C 由于近水面B处溶解氧浓度大于C处，发生吸氧腐蚀时B为正极，C为负极，C处Fe－2e－===Fe2＋ ②B 由于B处海水O2浓度较大，Fe2＋扩散至B处附近易发生Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2，4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3,2Fe(OH)3===Fe2O3·xH2O＋(3－x)H2O 【变式训练2·变考法】如图所示，各烧杯中盛有海水，铁在其中被腐蚀的速率由快到慢的顺序为_____________。 答案　⑤④②①③⑥ 解析　②③④均为原电池，③中Fe为正极，被保护；②④中Fe为负极，均被腐蚀，但Fe和Cu的金属活动性差别大于Fe和Sn的，故Fe-Cu原电池中Fe被腐蚀的较快。⑤是Fe接电源正极作阳极，Cu接电源负极作阴极的电解池，加快了Fe的腐蚀。⑥是Fe接电源负极作阴极，Cu接电源正极作阳极的电解池，防止了Fe的腐蚀。根据以上分析可知，铁在其中被腐蚀的速率由快到慢的顺序为⑤④②①③⑥。 【变式训练3·变题型】在一块表面无锈的铁片上滴食盐水，放置一段时间后看到铁片上有铁锈出现。铁片腐蚀过程中发生反应的总化学方程式为2Fe＋2H2O＋O2===2Fe(OH)2，Fe(OH)2进一步被氧气氧化为Fe(OH)3，再在一定条件下脱水生成铁锈，其原理如图所示。 下列说法正确的是( D ) A．铁片发生还原反应而被腐蚀 B．铁片腐蚀生成的铁锈可以保护内层的铁不被腐蚀 C．铁片腐蚀过程中负极发生的电极反应：2H2O＋O2＋4e－===4OH－ D．铁片里的铁和碳与食盐水形成了无数微小原电池，发生了电化学腐蚀 答案 D 解析　结合题图知Fe失电子，化合价升高，发生氧化反应，A项错误；铁锈结构疏松，不能保护内层金属，B项错误；铁片腐蚀时，Fe作负极，发生氧化反应，电极反应为Fe－2e－===Fe2＋，C项错误；铁片上的NaCl溶液为铁与碳形成原电池提供了电解质溶液，D项正确。 考向2 金属的电化学防护 例2 支撑海港码头基础的钢管桩，常用外加电流的阴极保护法进行防腐，工作原理如图所示，其中高硅铸铁为惰性辅助阳极。下列有关表述不正确的是(　　) A．通入保护电流使钢管桩表面腐蚀电流接近于零 B．通电后外电路电子被强制从高硅铸铁流向钢管桩 C．高硅铸铁的作用是作为损耗阳极材料和传递电流 D．通入的保护电流应该根据环境条件变化进行调整 答案　C 解析　钢管桩接电源的负极，高硅铸铁接电源的正极，通电后，外电路中的电子从高硅铸铁(阳极)流向正极，从负极流向钢管桩(阴极)，A、B正确；题给信息高硅铸铁为“惰性辅助阳极”不损耗，C错误。 思维建模 金属腐蚀的类型的判断及电化学防护方法的选择 (1)分析金属发生腐蚀的环境，确定金属发生腐蚀的类型及变化 (2)结合金属发生腐蚀的原理，选择合适的电化学防腐方法 【变式训练1·变考法】 利用下图装置可以模拟铁的电化学防护。下列说法错误的是(　　) A．若X为锌棒，开关K置于M处，可减缓铁的腐蚀 B．若X为锌棒，开关K置于M处，铁极发生氧化反应 C．若X为碳棒，开关K置于N处，可减缓铁的腐蚀 D．若X为碳棒，开关K置于N处，X极发生氧化反应 答案　B 解析　若X为锌棒，开关K置于M处时，锌作负极，铁作正极被保护，A项正确、B项错误；若X为碳棒，开关K置于N处，铁连接电源负极作阴极被保护，C项正确；X连接电源正极作阳极发生氧化反应，D项正确。 【变式训练2·变载体】研究电化学腐蚀及防护的装置如图所示。下列有关说法错误的是( ) A．d为石墨，铁片腐蚀加快 B．d为石墨，石墨上电极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－ C．d为锌块，铁片不易被腐蚀 D．d为锌块，铁片上电极反应为2H＋＋2e－===H2↑ 答案 D 解析　由于活动性：Fe>石墨，所以铁、石墨及海水构成原电池，Fe为负极，失去电子被氧化变为Fe2＋进入溶液，溶解在海水中的氧气在正极石墨上得到电子被还原，比没有形成原电池时腐蚀的速率快，A项正确；d为石墨，由于是中性电解质，所以发生的是吸氧腐蚀，石墨上氧气得到电子，发生还原反应，电极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，B项正确；若d为锌块，则由于金属活动性：Zn>Fe，Zn为原电池的负极，Fe为正极，首先被腐蚀的是Zn，铁得到保护，铁片不易被腐蚀，C项正确；d为锌块，由于电解质为中性环境，铁片电极上发生的是吸氧腐蚀，铁片上的电极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，D项错误。 1．（天津卷2024T1,3分）下列有关物质用途的说法错误的是 A．液氮可用于制冷 B．油脂可用于生产甘油 C．二氧化硫可用于漂白 D．铜块镶嵌在轮船外壳可用于避免船体被腐蚀 【答案】D 2. （天津卷2022T11,3分）实验装置如图所示。接通电源后，用碳棒(、)作笔，在浸有饱和NaCl溶液和石蕊溶液的湿润试纸上同时写字，端的字迹呈白色。下列结论正确的是 A. a为负极 B. 端的字迹呈蓝色 C. 电子流向为： D. 如果将、换成铜棒，与碳棒作电极时的现象相同 【答案】B 【解析】A．根据实验现象，a'端呈白色，即生成了氯气，即氯离子失去电子，为阳极，即a为正极，A错误； B．b'端为阴极，水得到电子放电的同时，生成氢氧根离子，遇石蕊变蓝，B正确；C．电子只在导线内移动，a为正极，b为负极，方向为，C错误；D． 如果换成铜棒，铜做阳极放电，现象与碳作电极时不相同，D错误；故选B。 3. (1)（天津卷2024T13）含铁、铅杂质的粗锡进行电解精炼时，纯锡接电源的 极。粗锡上发生反应的电极反应式为 。 (2)（天津卷2024T16）用惰性电极电解碱性Na[B(OH)4]溶液，在阳极生成O2，在阴极生成BH和OH-，实现NaBH₄的再生。总反应为[B(OH)4]- BH+2O2↑，阴极的电极反应式为____________。 答案 (1)负 Fe-2e-===Fe2+ (2)[B(OH)4]-+8e-+4H2O===BH+8OH- 4. （天津卷2022T13）NaCl熔点为800.8℃，工业上采用电解熔融NaCl制备金属Na，电解反应方程式：，加入CaCl2目的是______________________。 答案 作助熔剂，降低NaCl的熔点，节省能耗 解析 NaCl熔点为800.8℃，工业上采用电解熔融NaCl制备金属Na，电解反应方程式：，电解时温度降低了即熔点降低了，说明加入CaCl2的目的是作助熔剂，降低NaCl的熔点，节省能耗；故答案为：作助熔剂，降低NaCl的熔点，节省能耗。 5．（2025·湖南卷）一种电化学处理硝酸盐产氨的工作原理如图所示。下列说法错误的是 A．电解过程中，向左室迁移 B．电解过程中，左室中的浓度持续下降 C．用湿润的蓝色石蕊试纸置于b处，试纸先变红后褪色 D．完全转化为的电解总反应： 【答案】B 【分析】由图可知，左侧发生，N元素化合价下降，则左侧是阴极区，右侧发生，Cl元素化合价上升，则右侧是阳极区，据此解答； 【详解】A．电解池中，阳离子向阴极移动，则，向左室迁移，A正确；B．电解过程中，先生成，再消耗，是中间产物，其浓度增大还是减小，取决于生成速率与消耗速率，无法得出其浓度持续下降的结论，B错误；C．b处生成氯气，与水反应生成盐酸和次氯酸，盐酸能使蓝色石蕊试纸变红，次氯酸能使变红的试纸褪色，故能看到试纸先变红后褪色，C正确；D．左侧阴极总反应是，右侧阳极总反应是，将两电极反应相加即可得到总反应，D正确；故选B。 6．（2025·云南卷）一种用双极膜电渗析法卤水除硼的装置如图所示，双极膜中解离的和在电场作用下向两极迁移。除硼原理：。下列说法错误的是 A．Pt电极反应： B．外加电场可促进双极膜中水的电离 C．Ⅲ室中，X膜、Y膜分别为阳离子交换膜和阴离子交换膜 D．Ⅳ室每生成，同时Ⅱ室最多生成 【答案】C 【分析】由图中氢离子和氢氧根的流向，可推出左侧Pt电极为阳极，右侧石墨电极为阴极，阳极发生的反应为：，阴极发生的反应为：，Ⅲ室中氯化钠浓度降低了，说明钠离子往阴极方向移动，氯离子往阳极反向移动，据此解答。 【详解】A．由分析可知，Pt电极为阳极，阳极发生的反应为：，A正确；B．水可微弱的电离出氢离子和氢氧根，在外加电场作用下，使氢离子和氢氧根往两侧移动，降低了浓度，可促进双极膜中水的电离，B正确；C．由分析可知，Ⅲ室中氯化钠浓度降低了，说明钠离子往阴极方向移动，氯离子往阳极反向移动，即钠离子往右侧移动，通过Y膜，则Y膜为阳离子交换膜，氯离子往左侧移动，通过X膜，则X膜为阴离子交换膜，C错误；D．Ⅳ室每生成，则转移1mol电子，有1mol氢离子移到Ⅱ室中，生成，D正确；故选C。 1 / 24 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第03讲 电解池 金属的腐蚀与防护 目 录 01 考情解码·命题预警 02 体系构建·思维可视 03 核心突破·靶向攻坚 考点一 电解池的工作原理 知识点1 电解池的工作原理 知识点2 电解规律 考向1 电解池的工作原理 考向2 电解规律及电极产物的判断 考向3 电极反应式的书写 考点二 电解原理的应用 知识点1 电解饱和食盐水——氯碱工业 知识点2 电镀和电冶金 考向1 氯碱工业原理 考向2 电镀和电冶金 考点三 金属的腐蚀与防护 知识点1 金属的腐蚀 知识点2 金属的防护 考向1 金属的腐蚀 考向2 金属的电化学防护 04 真题溯源·考向感知 考点要求 考查形式 2025年 2024年 2023年 2022年 电解池的工作原理及应用 选择题 非选择题 天津卷T13,4分 天津卷T16，2分 —— 天津卷T11,3分 金属的腐蚀与防护 选择题 非选择题 天津卷T1，3分 —— 天津卷T13,2分 考情分析： 以生产、生活、科技等中的实际问题为载体，考查电解原理的应用、金属的腐蚀与防护等。在选择题中主要考查金属的腐蚀与防护、电解原理及应用；在非选择题中主要考查电极反应式的书写、电解原理的应用。 复习目标： 1．理解电解池的构成、工作原理及应用，能书写电极反应式和总反应方程式。 2．了解电解原理在氯碱工业、精炼铜、电镀、电冶金等方面的应用；认识电解在实现物质转化和储存能量中的具体应用。 3．了解金属发生电化学腐蚀的原因、金属腐蚀的危害以及防止金属腐蚀的措施。 考点一 电解池的工作原理 知识点1 电解池的工作原理 1．电解和电解池 (1) 电解是在________作用下，在两个电极上分别发生________反应和________反应的过程。 (2) 电解池是将_____能转化为________能的装置。 2．电解池的工作原理 (1)电极名称及反应类型 阴极：与电源________相连的电极，发生________反应； 阳极：与电源________相连的电极，发生________反应。 (2)电子流向：从电源_______极流出后，流向电解池的______极；从电解池的_______极流出后，流向电源的______极。 (3)离子的移动方向：阳离子移向电解池的______极，阴离子移向电解池的______极。 (4)电解池的构成条件 具有与__________相连接的两个电极（阴极、阳极），插入________溶液或熔融________中，形成_______________。 得分速记 (1)电解时，在外电路中有电子通过，而在溶液中是依靠离子定向移动形成电流，即电子本身不会通过电解质溶液。 (2)电子、离子、电流的移动方向 知识点2 电解规律 1．电极反应规律 (1)阴极： 无论是惰性电极还是活性电极都不参与电极反应，发生反应的是溶液中的阳离子。阳离子放电顺序如下： (2)阳极： 溶液中还原性强的阴离子失去电子被氧化，或者电极材料（电极为活性电极）本身失去电子被氧化而溶入溶液中。 ①活性电极(除Au、Pt外的金属)作阳极，则活性电极________电子。 ②惰性电极(Pt、石墨等)作阳极，要依据阴离子的放电顺序判断。阴离子的放电顺序如下： 得分速记 (1)阳离子的放电顺序遵循氧化还原反应的“先后规律”，前提条件是各种离子的浓度相差不大。 (2)金属阳离子(除Fe3＋外)放电，一般得到相应的金属单质，H＋放电则得到H2；Fe3＋放电一般转化为Fe2＋。 (3)阴极不管是什么材料，电极本身都不反应，一定是溶液(或熔融电解质)中的阳离子放电。 (4)最常用、最重要的放电顺序是阳极：Cl－>OH－；阴极：Ag＋>Cu2＋>H＋。 (5)电解水溶液时，K＋～Al3＋不可能在阴极放电，即不可能用电解水溶液的方法得到K、Ca、Na、Mg、Al等金属。 2．以惰性电极电解电解质溶液的规律 (1)电解水型（强酸、强碱和活泼金属的含氧酸盐溶液） 实例 电极反应式及总反应式 电解质溶液浓度 复原方法 H2SO4 阴极：__________________________ 阳极：__________________________ 总反应式：___________________________ NaOH 阴极：________________________________ 阳极：________________________ 总反应式：________________________ Na2SO4 阴极：________________________ 阳极：________________________ 总反应式：________________________ (2)电解电解质型[无氧酸、不活泼金属的无氧酸盐溶液（如HCl、CuCl2）] 实例 电极反应式及总反应式 电解质溶液浓度 复原方法 HCl 阴极：________________________ 阳极：________________________ 总反应式：________________________ CuCl2 阴极：________________________ 阳极：________________________ 总反应式：________________________ (3)放H2生碱型（活泼金属的无氧酸盐） 实例 电极反应式及总反应式 电解质溶液浓度 复原方法 NaCl 阳极：________________________ 阴极：________________________ 总反应式：________________________________ (4)放O2生酸型（不活泼金属的含氧酸盐溶液） 实例 电极反应式及总反应式 电解质溶液浓度 复原方法 CuSO4 阳极：________________________ 阴极：________________________ 总反应式：________________________________ AgNO3 阳极：________________________ 阴极：________________________ 总反应式：________________________________ 得分速记 电解后电解质溶液的复原 需加适量的某物质，该物质可以是阴极与阳极产物的化合物。例如惰性电极电解CuSO4溶液，要恢复原溶液的浓度，可向电解后的溶液中加入CuO，也可以加入CuCO3，但不能加入Cu(OH)2，因为Cu(OH)2与生成的H2SO4反应后使水量增加。使电解后的溶液恢复原状的方法：先让析出的产物(气体或沉淀)恰好完全反应，再将其化合物投入电解后的溶液中即可。 考向1 电解池的工作原理 例1 用Pt电极电解饱和Na2CO3溶液的装置如图，两极均有气体生成，c电极附近产生可燃性气体，澄清石灰水无浑浊现象。下列说法正确的是(　　) A．a为电源正极 B．c电极附近生成了CH4 C．电子的流动方向：c→溶液→d D．反应后恢复到原温度，溶液pH不变 思维建模 判断电解池阴、阳极的常用方法 【变式训练1·变考法】以铅酸蓄电池为电源，以石墨为电极电解CuSO4溶液，装置如图所示。若一段时间后Y电极上有6.4 g红色物质析出，停止电解。下列说法正确的是( ) A．a为铅酸蓄电池的负极 B．电解过程中SO向右侧移动 C．电解结束时，左侧溶液质量增重8 g D．铅酸蓄电池工作时，正极电极反应式为PbSO4＋2e－===Pb＋SO 【变式训练2·变载体】 用石墨作电极，电解稀Na2SO4溶液的装置如图所示，通电后在石墨电极A和B附近分别滴加一滴石蕊溶液。下列叙述正确的是(　　) A．逸出气体的体积：A电极＜B电极 B．一电极逸出无味气体，另一电极逸出有刺激性气味气体 C．A电极附近呈红色，B电极附近呈蓝色 D．电解一段时间后，将全部电解液转移到同一烧杯中，充分搅拌后溶液呈中性 考向2 电解规律及电极产物的判断 例2 以石墨为电极，电解KI溶液(含有少量的酚酞和淀粉)。下列说法错误的是(　　) A．阴极附近溶液呈红色 B．阴极逸出气体 C．阳极附近溶液呈蓝色 D．溶液的pH变小 思维建模 分析电解过程的思维程序 【变式训练1·变考法】 用惰性电极电解下列各组中的三种电解质溶液，在电解的过程中，溶液的pH依次为升高、不变、降低的是(　　) A．AgNO3　CuCl2　Cu(NO3)2 B．KCl　Na2SO4　CuSO4 C．CaCl2　KOH　NaNO3 D．HCl　HNO3　K2SO4 【变式训练2·变载体】用如图所示装置(X、Y是直流电源的两极)分别进行下列各组实验，则下表中各项所列对应关系均正确的一项是( ) 选项 X极 实验前U形管中液体 通电后现象及结论 A 正极 Na2SO4溶液 U形管两端滴入酚酞后，a管中呈红色 B 正极 AgNO3溶液 b管中电极反应式是4OH－－4e－===O2↑＋2H2O C 负极 CuCl2溶液 b管中有气体逸出 D 负极 NaOH溶液 溶液pH降低 考向3 电极反应式的书写 例3 按要求书写电极反应式和总反应方程式： (1)用惰性电极电解MgCl2溶液 阳极反应式：___________________________________________________________； 阴极反应式：___________________________________________________________； 总反应离子方程式：_____________________________________________________。 (2)以铝材为阳极，电解H2SO4溶液，铝材表面形成氧化膜 阳极反应式：___________________________________________________________； 阴极反应式：___________________________________________________________； 总反应方程式：_________________________________________________________。 (3)电解MnSO4溶液可制备MnO2，其阳极的电极反应式为____________________________。 思维建模 电解池电极反应式的书写方法 (1)书写电解池的电极反应式时，弱电解质要写成分子式。如用惰性电极电解食盐水时，阴极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－；总反应离子方程式为2Cl－＋2H2O2OH－＋H2↑＋Cl2↑。 (2)电解水溶液时，应注意放电顺序，位于H＋、OH－之后的离子一般不参与放电。 (3)Fe3＋在阴极上放电时生成Fe2＋，而不是得到单质Fe。 (4)判断电解产物、书写电极反应式以及分析电解质溶液的变化时首先要注意阳极是活性材料还是惰性材料。 (5)书写电解化学方程式时，应看清是电解电解质的水溶液还是熔融电解质。Al3＋、Mg2＋、Na＋、Ca2＋、K＋只有在熔融状态下才放电。 【变式训练1·变载体】利用电解原理，将氨转化为高纯氢气，其装置如图所示。 (1)电解过程中OH－的移动方向为__________(填“从左往右”或“从右往左”)。 (2)阳极的电极反应式为___________________________________________________。 【变式训练2·变考法】【根据信息书写电极反应式】整合有效信息书写电极反应式，按要求填空： (1)利用电化学原理，用惰性电极电解饱和NaHSO4溶液可以制备过硫酸钠Na2S2O8。已知在阳极放电的离子主要为HSO，则阳极反应式为_____________________________________。 (2)电化学干法氧化法脱除H2S的原理如图所示。阳极发生的电极反应为_________________；阴极上COS发生的电极反应为________________________。 考点二 电解原理的应用 知识点1 电解饱和食盐水——氯碱工业 1．电极反应和电解反应 (1)电极反应 阳极：________________________ (反应类型：________反应)； 阴极：________________________ (反应类型：________反应)。 (2)电解方程式 化学方程式：________________________________________； 离子方程式：________________________________________。 (3)检验阳极产物的方法是________________________________________________________。电解时向食盐水中滴加酚酞，________极附近溶液变红，说明该电极附近产生的物质为________。 2．阳离子交换膜法电解饱和食盐水的原理 (1)阳离子交换膜的作用 ①阻止________进入阳极室与Cl2发生副反应：________________________________________； ②阻止阳极产生的Cl2和阴极产生的H2混合发生爆炸。 (2)a、b、c、d加入或取出的物质分别是_____________、_____________、____________、____________；X、Y分别为________、________。 得分速记 (1)电镀时，镀层金属作阳极，镀件作阴极，含镀层金属阳离子的盐溶液为电解质溶液； (2)电解精炼铜时，粗铜中不活泼的杂质(银、金等)在阳极难以失去电子，最后以金属单质的形式沉积于电解槽的底部，成为阳极泥。 知识点2 电镀和电冶金 1．电镀 应用电解原理在某些金属表面镀上一薄层其他金属或合金的方法。 实例——电镀铜 阳极(铜片)：________________________；阴极(待镀铁件)：________________________。 2．电冶金 (1)电解精炼铜 ①电极材料：阳极为________，阴极为________。 ②电解质溶液：含________的盐溶液。 ③电极反应式 阳极：___________________、__________________、___________________、___________________； 阴极：________________________。 ④阳极泥的形成 粗铜中不活泼的杂质(金属活动性顺序中位于铜之后的银、金等)在阳极难以失去电子，当阳极上的铜失去电子变成离子之后，它们以金属单质的形式沉积于电解槽的底部，成为阳极泥。 (2)利用电解熔融盐(或氧化物)的方法来冶炼活泼金属Na、Ca、Mg、Al等。 总方程式 阳极、阴极反应式 冶炼钠 冶炼镁 冶炼铝 工业电解氧化铝制取金属铝时，常加入冰晶石(Na3AlF6)，其作用是________________。电解过程中还需不断补充阳极(石墨)，其原因是________________________________。 得分速记 (1)用氧化铝电解冶炼铝时，氧化铝的熔点很高，为降低熔点，加入了助熔剂冰晶石(Na3AlF6)；电解过程中，阳极生成的氧气与石墨电极反应，因此石墨电极需不断补充。 (2)氯碱工业所用的饱和食盐水需要精制，除去NaCl中混有的Ca2＋、Mg2＋、SO。 (3)电镀铜时，电解质溶液中c(Cu2＋)不变；电解精炼铜时，电解质溶液中c(Cu2＋)减小。 (4)电解熔融MgCl2冶炼镁，而不能电解MgO冶炼镁，是因为MgO的熔点很高。 考向1 氯碱工业原理 例1用石墨作电极，电解盛放在U形管的饱和NaCl溶液(滴有酚酞)，如图，下列叙述正确的是(　　) A．通电后，NaCl才能发生电离 B．通电一段时间后，阳极附近溶液先变红 C．当阳极生成0.1 mol气体时，整个电路中转移了0.1 mol e－ D．电解饱和食盐水的总反应式为2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑ 【变式训练1·变载体】高氯酸在化工生产中有广泛应用，工业上以NaClO4为原料制备高氯酸的原理如图所示。下列说法正确的是(　　) A．上述装置中，f极为光伏电池的正极 B．阴极反应式为2H2O－4e－===4H＋＋O2↑ C．d处得到较浓的NaOH溶液，c处得到HClO4 D．若转移2 mol电子，理论上生成100.5 g HClO4 【变式训练2·变考法】用电解法可提纯含有某些含氧酸根杂质的粗KOH溶液，其工作原理如图所示。下列有关说法错误的是( ) A．阳极反应式为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑ B．通电后阴极区附近溶液pH会增大 C．K＋通过交换膜从阴极区移向阳极区 D．纯净的KOH溶液从b出口导出 考向2 电镀和电冶金 例2 下列图示中关于铜电极的连接错误的是(　　) 思维建模 电镀和电解精炼的特点分析 (1)电镀过程中的“一多，一少，一不变”： ①“一多”指阴极上有镀层金属沉积； ②“一少”指阳极上有镀层金属溶解； ③“一不变”指电镀液(电解质溶液)的浓度基本不变。 (2)电解精炼过程中的“两不等”： ①电解质溶液浓度在电解前后不相等； ②阴极增加的质量和阳极减少的质量不相等。 【变式训练1·变考法】粗银中含有Cu、Pt等杂质，用电解法以硝酸银溶液为电解质溶液提纯银。下列说法正确的是( ) A．粗银与电源负极相连 B．阴极反应式为Ag＋＋e－===Ag C．Cu、Pt在阳极区中沉积 D．电解质溶液中c(Ag＋)先增大后减小 【变式训练2·变载体】 如图是利用阳离子交换膜和过滤膜制备高纯度的Cu的装置示意图，下列有关叙述不正确的是(　　) A．电极A是粗铜，电极B是纯铜 B．电路中通过1 mol电子，生成32 g铜 C．溶液中SO向电极A迁移 D．膜B是过滤膜，阻止阳极泥及杂质进入阴极区 【变式训练3·变载体】金属镍有广泛的用途，粗镍中含有Fe、Zn、Cu、Pt等杂质，可用电解法制得高纯度的镍。下列叙述中正确的是(已知：氧化性Fe2＋＜Ni2＋＜Cu2＋)(　　) A．阳极发生还原反应，其电极反应式为Ni2＋＋2e－===Ni B．电解过程中，阳极质量的减少量与阴极质量的增加量相等 C．电解后，溶液中存在的阳离子只有Fe2＋和Zn2＋ D．电解后，电解槽底部的阳极泥中有Cu和Pt 考点三 金属的腐蚀与防护 知识点1 金属的腐蚀 1．金属的腐蚀 (1)金属腐蚀的本质 金属原子失去电子变为金属阳离子，金属发生________反应。 (2)金属腐蚀的类型 化学腐蚀与电化学腐蚀 类型 化学腐蚀 电化学腐蚀 条件 金属与接触到的物质________发生化学反应 ________金属接触到电解质溶液发生________反应 本质 现象 金属被腐蚀 ________金属被腐蚀 区别 ______电流产生 ________电流产生 联系 电化学腐蚀比化学腐蚀普遍得多，腐蚀速率更快，危害也更严重 (3)析氢腐蚀与吸氧腐蚀(以钢铁的腐蚀为例) 类型 析氢腐蚀 吸氧腐蚀 条件 水膜酸性_______ 水膜酸性________或________ 电极反应 负极 正极 总反应式 联系 吸氧腐蚀更普遍 钢铁暴露在潮湿空气中主要发生的是吸氧腐蚀，铁锈的形成过程中主要发生的反应为4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3，2Fe(OH)3===Fe2O3·xH2O(铁锈)＋(3－x)H2O。 知识点2 金属的防护 1．金属的防护 (1)改变金属材料的组成 在金属中添加________或________可以制成性能优异的________。如普通钢中加入镍、铬等制成不锈钢产品，钛合金不仅具有优异的抗腐蚀性，还具有良好的生物相容性。 (2)在金属表面覆盖保护层 在金属表面覆盖________保护层，将金属制品与周围物质隔开是一种普遍采用的防护方法。如，在钢铁制品的表面喷涂油漆、涂矿物性油脂、覆盖搪瓷、塑料等；电镀锌、锡、铬、镍等；利用化学方法、离子注入法、表面渗镀等方式在金属表面形成稳定的钝化膜。 (3)电化学保护法 金属在发生电化学腐蚀时，总是作为原电池________的金属被腐蚀，作为________的金属不被腐蚀，如果能使被保护的金属成为________，则该金属就不易被腐蚀。 (1)牺牲阳极法 原理：原电池原理，被保护的金属作________，活泼性更强的金属作________。 应用：锅炉内壁、船舶外壳、钢铁闸门安装镁合金或锌块。 (2)外加电流法 原理：电解池原理，被保护的金属作为________，与电源的________相连。 应用：钢铁闸门，高压线铁架，地下管道连接直流电源的负极。 考向1 金属的腐蚀 例1 下列叙述错误的是( ) A．生铁中含有碳，抗腐蚀能力比纯铁弱 B．用锡焊接的铁质器件，焊接处易生锈 C．在铁制品上镀铜时，镀件为阳极，铜盐为电镀液 D．铁管上镶嵌锌块，铁管不易被腐蚀 思维建模 金属腐蚀的一般规律 (1)在同一电解质溶液中，金属腐蚀的速率快慢：电解原理引起的腐蚀＞原电池原理引起的腐蚀＞化学腐蚀＞有防护措施的腐蚀。 (2)在原电池中，电解质溶液相同时，两极的活泼性差别越大，负极金属越易被腐蚀，如Zn－Cu(H2SO4)中的Zn比Zn－Fe(H2SO4)中的Zn腐蚀快。 (3)对由相同正、负极构成的原电池(如Fe－Cu原电池) ①电解质的氧化能力越强，负极金属越易被腐蚀。如：Fe在不同电解质溶液中的腐蚀速率是CuSO4溶液＞稀H2SO4＞NaCl溶液。 ②电解质中起氧化作用的离子相同时，该离子浓度越大，负极金属腐蚀速率越快。如腐蚀速率：1 mol·L－1盐酸＞0.1 mol·L－1盐酸＞0.1 mol·L－1醋酸＞海水(起氧化作用的H＋浓度逐渐减小)。 ③溶液的导电能力越强，负极金属越易被腐蚀。如腐蚀速率：海水＞淡水＞酒精。 (4)一般情况下不纯的金属或合金在潮湿的空气中腐蚀的速率远快于在干燥、隔绝空气条件下的腐蚀速率。 【变式训练1·变题型】【金属腐蚀现象与实验探究】(1)实验探究(如图所示)： ①若棉团浸有NH4HSO4溶液，铁钉发生________腐蚀，正极反应式为___________________，右试管中的现象是______________。 ②若棉团浸有NaCl溶液，铁钉发生________腐蚀，正极反应式为______________________，右试管中的现象是___________________________。 (2)下图是实验室研究海水对铁闸不同部位腐蚀情况的剖面示意图。 ①腐蚀最严重的部位是______(用“A”“B”或“C”回答，下同)。原因_______________________________ ______________________________________________________。 ②形成铁锈最多的部位是______，原因____________________________________________________ ______________________________________________________。 【变式训练2·变考法】如图所示，各烧杯中盛有海水，铁在其中被腐蚀的速率由快到慢的顺序为_____________。 【变式训练3·变题型】在一块表面无锈的铁片上滴食盐水，放置一段时间后看到铁片上有铁锈出现。铁片腐蚀过程中发生反应的总化学方程式为2Fe＋2H2O＋O2===2Fe(OH)2，Fe(OH)2进一步被氧气氧化为Fe(OH)3，再在一定条件下脱水生成铁锈，其原理如图所示。 下列说法正确的是( D ) A．铁片发生还原反应而被腐蚀 B．铁片腐蚀生成的铁锈可以保护内层的铁不被腐蚀 C．铁片腐蚀过程中负极发生的电极反应：2H2O＋O2＋4e－===4OH－ D．铁片里的铁和碳与食盐水形成了无数微小原电池，发生了电化学腐蚀 考向2 金属的电化学防护 例2 支撑海港码头基础的钢管桩，常用外加电流的阴极保护法进行防腐，工作原理如图所示，其中高硅铸铁为惰性辅助阳极。下列有关表述不正确的是(　　) A．通入保护电流使钢管桩表面腐蚀电流接近于零 B．通电后外电路电子被强制从高硅铸铁流向钢管桩 C．高硅铸铁的作用是作为损耗阳极材料和传递电流 D．通入的保护电流应该根据环境条件变化进行调整 思维建模 金属腐蚀的类型的判断及电化学防护方法的选择 (1)分析金属发生腐蚀的环境，确定金属发生腐蚀的类型及变化 (2)结合金属发生腐蚀的原理，选择合适的电化学防腐方法 【变式训练1·变考法】 利用下图装置可以模拟铁的电化学防护。下列说法错误的是(　　) A．若X为锌棒，开关K置于M处，可减缓铁的腐蚀 B．若X为锌棒，开关K置于M处，铁极发生氧化反应 C．若X为碳棒，开关K置于N处，可减缓铁的腐蚀 D．若X为碳棒，开关K置于N处，X极发生氧化反应 【变式训练2·变载体】研究电化学腐蚀及防护的装置如图所示。下列有关说法错误的是( ) A．d为石墨，铁片腐蚀加快 B．d为石墨，石墨上电极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－ C．d为锌块，铁片不易被腐蚀 D．d为锌块，铁片上电极反应为2H＋＋2e－===H2↑ 1．（天津卷2024T1,3分）下列有关物质用途的说法错误的是 A．液氮可用于制冷 B．油脂可用于生产甘油 C．二氧化硫可用于漂白 D．铜块镶嵌在轮船外壳可用于避免船体被腐蚀 2. （天津卷2022T11,3分）实验装置如图所示。接通电源后，用碳棒(、)作笔，在浸有饱和NaCl溶液和石蕊溶液的湿润试纸上同时写字，端的字迹呈白色。下列结论正确的是 A. a为负极 B. 端的字迹呈蓝色 C. 电子流向为： D. 如果将、换成铜棒，与碳棒作电极时的现象相同 3. (1)（天津卷2024T13）含铁、铅杂质的粗锡进行电解精炼时，纯锡接电源的 极。粗锡上发生反应的电极反应式为 。 (2)（天津卷2024T16）用惰性电极电解碱性Na[B(OH)4]溶液，在阳极生成O2，在阴极生成BH和OH-，实现NaBH₄的再生。总反应为[B(OH)4]- BH+2O2↑，阴极的电极反应式为____________。 4. （天津卷2022T13）NaCl熔点为800.8℃，工业上采用电解熔融NaCl制备金属Na，电解反应方程式：，加入CaCl2目的是______________________。 5．（2025·湖南卷）一种电化学处理硝酸盐产氨的工作原理如图所示。下列说法错误的是 A．电解过程中，向左室迁移 B．电解过程中，左室中的浓度持续下降 C．用湿润的蓝色石蕊试纸置于b处，试纸先变红后褪色 D．完全转化为的电解总反应： 6．（2025·云南卷）一种用双极膜电渗析法卤水除硼的装置如图所示，双极膜中解离的和在电场作用下向两极迁移。除硼原理：。下列说法错误的是 A．Pt电极反应： B．外加电场可促进双极膜中水的电离 C．Ⅲ室中，X膜、Y膜分别为阳离子交换膜和阴离子交换膜 D．Ⅳ室每生成，同时Ⅱ室最多生成 1 / 24 学科网（北京）股份有限公司 $$